[发明专利]一种变倍相机光心标定方法

说明书

本发明提供一种变倍相机光心标定方法，包括获取标定板图像序列，标定板图像中具有黑白交替方形窗格图案；顶点坐标定位、直线拟合、求交、计算光心坐标等步骤，本发明利用图像处理方法对变倍相机光心进行准确定位，为电力巡检机器人准确完成仪表图像识别任务提供技术支撑，标定过程仅需要一种简单的2x2黑白交替方形窗格图案标定板，操作过程简单高效，具有较强的实用性，更方便地应用于光学仪器领域或机器人产品。

技术领域

本发明涉及一种变倍相机光心标定方法。

背景技术

电力巡检机器人在进行仪表图像识别过程中，首先，根据事先标定的云台参数，相机倍率、焦距参数获取仪表设备的全景图像；其次，利用匹配搜索方法定位到仪表设备在全景图中的位置；最后，当定位到仪表设备后，计算云台角度偏差并调整，使得相机光心与仪表区域图像中心点重合，再根据预设的相机倍率、焦距进行调整，以获取放大的、清晰的仪表设备图，便于仪表设备的图像识别。

在此过程中，相机的光心参数至关重要，若相机的光心参数不准，在进行二次对焦过程中，拍摄到的仪表在整个图像中将会出现一定的位置偏移，甚至偏出整个图像，进而影响整个仪表设备的图像识别。在理想情况下，相机光心的图像坐标点为相机成像平面的中心坐标点，然而在实际情况中，由于镜头加工误差、CCD接口误差等因素，使得这二者往往存在一定的像素偏差，而且每一台出厂相机的误差都不一样，因而，设计一种高效率的变倍相机光心标定方法，实现一种便捷实用的变倍相机光心标定系统具有重要的现实意义。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种变倍相机光心标定方法，利用图像处理方法对变倍相机光心进行准确定位，简单高效，能够准确获取变倍相机光心参数。

本发明提供的变倍相机光心标定方法，包括以下步骤：

(1)获取标定板图像序列，标定板图像中具有2X2黑白交替方形窗格图案2X2黑白交替方形窗格图案是指，一个方形区域被相互垂直的两条直线分割成四个区域，处于对角线上的两个区域的颜色为白色/黑色，另两个区域的颜色为黑色/白色；

(2)顶点坐标定位：利用矩形检测算法获取标定板图像中的黑白交替方形窗格图案的多组顶点坐标；

(3)直线拟合：对步骤(2)中获取的多组顶点坐标中的每一组顶点坐标进行最小二乘直线拟合，得到多组拟合直线；

(4)直线求交：对步骤(3)中的多组拟合直线进行两两求交点，得到多组交点坐标；

(5)计算光心坐标：对步骤(4)中的多组交点坐标计算平均值，并以此平均值作为变倍相机的光心图像坐标点。

优选地，获取标定板图像序列具体为，利用变倍相机抓取不同倍率下的标定板图像，得到标定板图像序列，标定板上设置有黑白交替方形窗格图案。

优选地，顶点坐标定位具体包括：

(2.1)检测区域设定：对标定板图像设置待检测区域；

(2.2)直线段边缘逼近：对待检测区域进行Canny算子边缘检测，进而对每一条边缘进行直线段逼近，得到一系列边缘直线段l；

(2.3)水平竖直边缘段过滤：计算边缘直线段l的水平方向梯度dx和垂直方向梯度dy，表示为(dx,dy)＝p_e-p_s，其中，p_s、p_e为边缘直线l的首、末端点，如果边缘直线段l满足|dx|≤δ_x且|dy|≤δ_y，则保留该边缘直线段，否则将该边缘直线段滤除，得到一系列水平方向上的边缘直线段l_u与及竖直方向上的边缘直线段l_v；